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在保证制件品质的前提下该如何延长模剂的使用寿命?

作者:龙威清洁剂 人气:1783发表时间:2019-09-02

该如何延长模剂的使用寿命?

模剂寿命是指在保证制件品质的前提下,模剂所能达到的生产次数(冲压次数、成型次数)。它包括反复刃磨和更换易损件,直至模剂的主要部分更换所成形的合格制件总数。


一、模剂使用寿命


模剂已经生产的次数。模剂的失效分为非正常失效和正常失效。非正常失效(早期失效)是指模剂未达到一定的工业水平下公认的寿命时就不能工作。早期失效的形式有塑性变形、断裂、局部严重磨损等。正常失效是指模剂经大批量生产使用,因缓慢塑性变形或较均匀地


磨损或疲劳断裂而不能继续工作。


1.模剂正常寿命

模剂正常失效前,生产出的合格产品的数目,叫模剂正常寿命,简称模剂寿命,模剂首次修复前生产出的合格产品的数目,叫首次寿命;模剂一次修复后到下一次修复前所生产出的合格产品的数目,叫修模寿命。模剂寿命是首次寿命与各次修复寿命的总和。


2.模剂失效形式及原理

模剂种类繁多,工作状态差别很大,损坏部位也各异,但失效形式归纳起来大致有三种,即磨损、断裂、塑性变形。


一、磨损失效:

模剂在工作时,与成形坯料接触,产生相对运动。由于表面的相对运动,接触表面逐渐失去物质的现象叫磨损。磨损失效可分以下几种:


a. 疲劳磨损

两接触表面相对运动时,在循环应力(机械应力与热应力)的作用下,使表面金属疲劳脱落的现象称为疲劳磨损。


b. 气蚀磨损和冲蚀磨损

金属表面的气泡破裂,产生瞬间的冲击和高温,使模剂表面形成微小麻点和凹坑的现象叫气蚀磨损。

液体和固体微小颗粒反复高速冲击模剂表面,使模剂表面局部材料流失,形成麻点和凹坑的现象叫冲蚀磨损。


c. 磨蚀磨损

在摩擦过程中,模剂表面和周围介质发生化学或电化学反应,再加上摩擦力的机械作用,引起表面材料脱落的现象叫磨蚀磨损。

在模剂与工件(或坯料)相对运动中,磨损往往是以多种形式并存,并相互影响。


二、断裂失效

模剂出现大裂纹或分离为两部分和数部分丧失工作能力时,成为断裂失效。

断裂可分为塑性断裂和脆性断裂。模剂材料多为中、高强度钢,断裂的形式多为脆性断裂。脆性断裂又可分为一次性断裂和疲劳断裂。


三、塑性变形失效

模剂在工作时承受很大的应力,而且不均匀。当模剂的某个部位的应力超过了当时温度下模剂材料的屈服极限时,就会以晶格滑移、孪晶、晶界滑移等方式产生塑性变形,改变了几何形状或尺寸,而且不能修复再工作时,叫塑性变形失效。塑性变形的失效形式表现为镦粗、弯曲、形腔胀大、塌陷等。

模剂的塑性变形是模剂金属材料的屈服过程。是否产生塑性变形,起主导作用的是机械负荷以及模剂的室温强度。在高温下工作的模剂,是否产生塑性变形,主要取决于模剂的工作温度和模剂材料的高温强度。


四、影响冲压模剂寿命的主要因素

  研究表明:模剂的使用寿命与模剂结构设计、模剂钢材选用、热处理、表面处理、机械加工研磨、线切割工艺,冲压设备、冲压材料及工艺,模剂润滑、保养维修水平差等诸多因素有关。其中引起模剂失效的各种因素中,模剂结构不合理、选材不当约占25%,热处理不当约占45%,工艺问题约占10%;设备问题、滑润问题等因素约占20%。


1.合理的模剂结构设计模剂结构对模剂受力状态的影响很大,合理的模剂结构能使模剂工作时受力均匀,不易偏载,应力集中小。模剂设计的原则是保证足够的强度、刚度、同心度、对中性和合理的冲裁间隙,并减少应力集中,以保证由模剂生产出来零件符合设计要求。因此对模剂的主要工作零作(如冲模的凸、凹模等)要求其导向精度高、同心度和中性好及冲裁的间隙合理。在进行模剂设计时,应着重考虑的是:


1.1 设计凸模时必须注意导向支撑和对中保护。特别是设计小孔凸模时采用导向装置结构,能保证模剂零件相互位置的精度,增加模剂抗弯曲、抗偏载的能力,避免模剂不均匀磨损,从而延长模剂寿命。


1.2 对小孔、夹角、窄槽等薄弱部位进行补强,为了减少应力集中,要以圆弧过渡,圆弧半径R可取3~5mm。


1.3  整体模剂的凹圆角半径很易造成应力集中,并引起开裂,对于结构复杂的凹模采用镶拼结构,减少应力集中。


1.4  冲模的凸、凹模圆角半径R不仅对冲压件成形有较大的影响,而且对于模剂的磨损及寿命也影响很大。设计时应从保证成型零件充分接触的前提下尽可能放大,避免产生倒锥,影响冲件脱料出模,如圆角半径R过小且没有光滑过渡,则容易产生裂纹。


1.5  合理增大间隙,改善凸模工作部分的受力状态,使冲裁力、卸件力和推件力下降,凸、凹模刃口磨损减少。一般情况下,冲裁间隙放大可以延长切飞边模寿命。


1.6   模架应有良好的刚性,不要仅仅满足强度要求,模座厚度不宜太薄,至少应设计到45mm以上。浮动模柄可避免冲床对模剂导向精度的不良影响。凸模应紧固牢靠,装配时要检查凸模或凹模的轴线对水平面的垂直度以及上下底面之间的平行度。


1.7  模剂的导向机构精度。准确和可靠的导向,对于减少模剂工作零件的磨损,避免凸、凹模啃伤影响极大,尤其是无间隙和小间隙冲裁模、复合模和连续模则更为有效。